真三轴环境下煤岩渗透率的检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天然气开发领域，尤其涉及一种真三轴环境下煤岩渗透率的检测方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 中国是世界煤炭生产大国，煤层气相应的储藏量巨大，储藏量和天然气基本一样。 其基本成分是甲烷。天然气除了是廉价的化工原料外，还主要作为燃料使用，不仅作为居民 的生活燃料，而且还被用作汽车、船舶、飞机等交通运输工具的燃料。由于煤层气热值高，燃 烧产物对环境污染少，被认为是优质洁净燃料。
[0003] 随着近年来中国的石油和天然气开采业发展迅速，开发和利用非常规天然气已经 成了我国长远战略目标，但在开采的过程中，如何提高煤层瓦抽采率和利用率是一直是石 油及煤炭行业的重点与难点，由于我国地质条件非常复杂，在非常规天然气开采领域受到 了一定的限制，而煤岩渗透率是反映煤岩中流体运移难易程度的标志，因此如何准确测量 出煤岩渗透率对于煤层气利用、瓦斯抽采系统设计具有重要意义。但是，目前现有技术中煤 岩渗透率测量存在以下问题：（1)测量装置无围压且密封困难、测漏困难。（2)加围压情况 下试件加工要求精度高加工困难。（3)测试过程中受外界影温度响较大。（4)出口端直接 通大气测量误差大，压力可变范围小。（5)不能模拟三维应力条件下煤岩体深部渗透情况。 因此需要亟需一种新的方式来实现对煤岩渗透率的准确测量。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种真三轴环境下煤岩渗透率的检测方法及装置，以解决 上述问题。
[0005] 本发明提供的真三轴环境下煤岩渗透率的检测方法，包括
[0006] a.将待测煤岩样品放入反力装置中，并对其密封；
[0007] b.对待测煤岩样品进行加压，并向待测煤岩样品充气，
[0008] C.待压力稳定后，采集压力参数和在压力状态下的流量参数；
[0009] d.根据压力参数和流量参数计算待测煤岩样品的渗透率。
[0010] 进一步，所述步骤b中还包括：通过对液压油缸充液，推动挡块移动对待测煤岩样 品加压，并通过压力气瓶向待测煤岩样品充气。
[0011] 进一步，所述步骤d还包括通过如下公式计算待测煤岩样品的渗透率：
[0012]
[0013] 其中，K为煤的实测渗透率，Q。为气体流量，P。--大气压力，Pi为入口压力，P2为 出口压力，Pm为三轴围压压力，F为渗透有效面积，L为煤体试件长度，b为气体克林伯格系 数。
[0014] 进一步，所述步骤c还包括采用单位时间气体体积测量方法进行流量测量，具体 包括：间隔测量直至流量稳定，当连续读取三次渗透气体体积量相等时，将渗流气体体积作 为气体流量计算。
[0015] 进一步，将量管和容量瓶的液面调整至同一水平线，记录量管的液面刻度，待流量 稳定后进行二次记录，两次记录之差即为渗流气体体积。
[0016] 本发明还提供了一种真三轴环境下煤岩渗透率的检测装置，包括气体输入单元、 用于模拟地应力状态的加压单元、用于采集压力参数和流量参数的采集单元、进出气管路 单元和用于计算煤岩渗透率的测量单元；所述加压单元包括用于放置待测煤岩样品并加载 压力的加压装置和用于对加压装置进行压力调节的压力调节装置，所述加压装置通过进出 气管路单元分别与气体输入单元和采集单元连接，所述采集单元与测量单元连接。
[0017] 进一步，所述加压装置包括油泵、油缸和用于作为油缸载体的反力装置，所述油缸 固定于反力装置，所述油泵与油缸连接。
[0018] 进一步，所述压力调节装置包括出口压力调节器、入口压力调节器和压力控制器。
[0019] 进一步，所述采集单元包括压力采集模块和流量采集模块，所述压力采集模块用 于采集待测煤岩样品进出口气体压力。
[0020] 进一步，所述流量采集模块包括流量计、量管和容量瓶。
[0021] 本发明的有益效果：本发明采用三向加压装置以及封闭容器结构，直观的模拟三 维地应力，通过调节压力数值进行不同三轴地应力下煤岩渗透率的检测，并且能够测量不 同吸附状态，不同间隙气压，不同温度的渗透率变化情况，为瓦斯与天然气开发提供技术数 据支持，本发明具有结构紧凑、操作简单、使用灵活、体积较小、成本较低的优点。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0023] 图1是本发明的结构示意图。
[0024] 图2是本发明的反力装置的结构示意图
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的结构示意图，图 2是本发明的反力装置的结构示意图.
[0026] 本发明提供的真三轴环境下煤岩渗透率的检测方法，包括
[0027]a.将待测煤岩样品放入反力装置中，并对其密封；
[0028] b.对待测煤岩样品进行加压，并向待测煤岩样品充气，
[0029]c.待压力稳定后，采集压力参数和在压力状态下的流量参数；
[0030]d.根据压力参数和流量参数计算待测煤岩样品的渗透率。
[0031] 通过获取反力装置中进出口气体压力，同时获取真三轴加压设备加压压力以及渗 流气体流量。利用采集的压力参数和流量值，计算出该压力状态下的渗透率。该方法操作 简单、稳定测试成本低，加工要求低。
[0032] 在本实施例中，所述步骤b中还包括：通过对液压油缸充液，推动挡块移动对待测 煤岩样品加压，并通过压力气瓶向待测煤岩样品充气。
[0033] 所述步骤d还包括根据采集的压力参数和流量值，通过如下公式计算待测煤岩样 品的渗透率：
[0034]
[0035] 其中，K为煤的实测渗透率，Q。为气体流量，P。--大气压力，Pi为入口压力，P2为 出口压力，Pm为三轴围压压力，F为渗透有效面积，L为煤体试件长度，b为气体克林伯格系 数。
[0036] 在本实施例中，步骤c还包括采用单位时间气体体积测量方法进行流量测量，具 体包括：间隔测量直至流量稳定，当连续读取三次渗透气体体积量相等时，将渗流气体体积 作为气体流量计算。优选地，开始时每隔5分钟测量一次，直至流量稳定，在读取3次渗透 气体体积量相等时，作为渗流气体体积进行气体流量计算。读数时先使量管和容